《汽车电学基础》-项目二 直流电路2

学习单元3电路基本元件电压源和电流源及其等效变换学习目标

1.掌握电压源、电流源的含义2.掌握电压源、电流源的等效条件学习项目二

直流电路一个电源可以用两种不同的电路模型来表示。一种是用电压的形式来表示，称为电压源；一种是用电流的形式来表示，称一、电压源任何一个电源，例如发电机、电池或各种信号源，都含有电压

和内阻

。在分析和计算时，往往把它们分开，组成由

和

串联的电源的电路模型，此即实际电压源。学习单元3电路基本元件电压源和电流源及其等效变换实际电压源的模型如图2-18所示。图中，U是电源端电压，I是电路电流，表达式如下所示：学习单元3电路基本元件电压源和电流源及其等效变换2、理想电压源上式中，当

=0时，端电压U恒等于

，是一定值，而其中的电流I则是任意的，这样的电源称为理想电压源或恒压源。所以，理想电压源是这样的一种理想二端元件：不管外部电路状态如何，其端电压总保持定值

或者是一定的时间函数，而与流过它的电流无关。学习单元3电路基本元件电压源和电流源及其等效变换3、电源的两种特殊状态电源的特殊工作状态有两种：开路和短路。外电路处于断路状态称为开路。此时，相当于负载电阻R→∞，电路电流I=0，电源的输出电压等于U。电源外电路电阻为零称为短路。此时电路中的电流叫短路电流

电源内阻

一般很小，所以

很大，可能损坏设备和线路，这是不允许的。学习单元3电路基本元件电压源和电流源及其等效变换4、电压源作电源或负载的判定根据所连接的外电路，电压源电流(从电源内部看)的实际方向，可以从电压源的低电位端流入，从高电位端流出，也可以从高电位端流入，从低电位端流出。前者电压源提供功率；后者电压源吸收(消耗)功率，此时电压源将作为负载出现。学习单元3电路基本元件电压源和电流源及其等效变换例2-5：某电压源的开路电压为30V，当外接电阻R后，其端电压为25V，此时流经的电流为5A，求R及电压源内阻

。学习单元3电路基本元件电压源和电流源及其等效变换解：用实际电压源模型表征该电压源，可得电路如图2-21所示。设电流及电压的参考方向如图中所示，根据欧姆定律可得学习单元3电路基本元件电压源和电流源及其等效变换二、电流源1、实际电流源电源除用US和R0串联的电路模型来表示外，还可用另一种电路模型来表示。一个实际的电流源可用一个理想电流源与电源内阻

并联组合来表示，如图2-22所示，电流关系式如下所示，图2-22（a）的点画线框，称之为实际电流源模型，简称实际电流源。学习单元3电路基本元件电压源和电流源及其等效变换学习单元3电路基本元件电压源和电流源及其等效变换在实际电流源中，当

=∞时，电流I恒等于电流

，是一定值，而其两端的电压U则是任意的。这样的电源称为理想电流源或恒流源。理想电流源是另一种理想二端元件，不管外部电路状态如何，其输出电流总保持定值

或一定的时间函数，而与其端电压无关。学习单元3电路基本元件电压源和电流源及其等效变换3、电流源作电源或负载的判定当实际电压降的方向与电流源的箭头指向相反时(即非关联方向)，电流源供出功率，起电源作用；当实际电压降的方向与电流源的箭头指向相同时(即关联方向)，则电流源吸收(消耗)功率，作负载。学习单元3电路基本元件电压源和电流源及其等效变换例

2-6：电路如图2-24所示，试求①电阻两端的电压；②1A电流源两端的电压及功率。学习单元3电路基本元件电压源和电流源及其等效变换学习单元3电路基本元件电压源和电流源及其等效变换三、两种电源模型的等效条件电压源的外特性和电流源的外特性是相同的，因此，电源的两种电路模型，即电压源和电流源，相互间是等效的，可以等效变换。对外电路而言，它们是等效的，如图2-25所示。对电源内部，则是不等效的。当电压源开路时，I=0，电源内阻

上不损耗功率；但当电流源开路时，电源内部仍有电流，内阻

上有功率损耗。当电压源和电流源短路时也是这样，两者对外电路是等效的，但电源内部的功率损耗也不一样，电压源有损耗，而电流源无损耗

被短路，其中不流过电流）。学习单元3电路基本元件电压源和电流源及其等效变换但是，理想电压源与理想电流源本身没有等效关系。因为对理想电压源（

R0=0）而言，其短路电流

为无穷大，对理想电流源（

R0=∞）而言，其开路电压

为无穷大，都不能得到有限的数值，故两者之间不存在等效变换的条件。学习单元3电路基本元件电压源和电流源及其等效变换注意：①一个实际电路既可以用电压源模型表示，也可以用电流源模型表示。②电源的两路模型之间可以进行等效变换，但电压源和电流源的等效关系只对外电路而言，对电源内部则是不等效的。例：当RL=

时，电压源的内阻

r中不损耗功率，而电流源的内阻

r中则损耗功率。③等效变换时，两电源的参考方向要一一对应，如图2-26所示。学习单元3电路基本元件电压源和电流源及其等效变换④理想电压源与理想电流源之间无等效关系。⑤与理想电压源并联的任何支路不影响其电压，与理想电流源串联的电阻或支路不影响其电流，在等效变换时均应从电路中拔掉不予考虑。⑥不同数值的电压源可以串联但不可以并联，不同数值的电流源可以串联但不可以并联。学习单元3电路基本元件电压源和电流源及其等效变换⑦实际电压源为理想电压源和电阻的串联组合，实际电流源为理想电流源和电阻的并联组合，实际电路求解过程中，其他电阻也可以作为内阻对待。⑧如果几个电压源串联可以用一个电压源来代替。E=E1+E2+E3+……如果几个电流源并联可以用一个电流源来代替。I=I1+I2+I3+……注：只有电压相等的电压才能并联，只有电流相等的源才能够串联。学习单元3电路基本元件电压源和电流源及其等效变换例2-7：试求图2-27(a)所示电路中的电流

I1、I2

、I3

。学习单元3电路基本元件电压源和电流源及其等效变换学习单元3电路基本元件电压源和电流源及其等效变换学习单元3电路基本元件电压源和电流源及其等效变换学习单元3电路基本元件电压源和